Contribution de l'hémodynamique cérébrale à l'élévation des taux de BNDF cérébraux induite par l'activité physique chez le rat

La pratique régulière d’une activité physique (AP) est un important message de santé publique. L’AP améliore non seulement la santé cardiovasculaire via l’augmentation de la production de NO (nitric oxide) par l’endothélium vasculaire mais aussi la santé cérébrale via l’augmentation des taux de BDNF (brain-derived neurotrophic factor) dans le cerveau. Comme la synthèse et la sécrétion de BDNF sont proportionnelles à l’activité neuronale, il est généralement admis que l’élévation des taux cérébraux de BDNF induite par l’AP est à relier à l’hyperactivité neuronale. Nous avons testé l’hypothèse selon laquelle l’élévation du flux sanguin dans les vaisseaux de la circulation cérébrale pendant la réalisation de l’AP contribue à augmenter les taux cérébraux de BDNF. Les expériences ont été menées chez des rats soumis ou non à l’AP (tapis roulant). Nos résultats montrent : 1) que l’augmentation des taux de BDNF induite par l’AP (tapis roulant, 18m/min, 30 min/j, 7j consécutifs) est moindre lorsque l’augmentation du flux sanguin pendant la réalisation de l’AP, est prévenue par un clampage mono- ou bi- carotidien, 2) que l’effet de l’AP sur les taux de BDNF dépend de l’intensité de l’AP ( tapis horizontal versus déclive descendant), 3) que la dysfonction endothéliale (modèle de rat spontanément hypertendu) et le traitement par un inhibiteur de NO synthase diminuent les effets de l’AP sur les taux cérébraux de BDNF et 4) qu’il existe une association positive entre les taux cérébraux de BDNF et la production de NO par l’endothélium vasculaire.L’ensemble de nos résultats suggère que l’augmentation des taux cérébraux de BDNF induite par l’AP met en jeu l’augmentation du flux sanguin dans les vaisseaux de la circulation cérébrale et, plus précisément, l’augmentation de la production endothéliale de NO qui en résulte. Ils fournissent de nouvelles données pour comprendre le lien existant entre fonction endothéliale et performances cognitives, soulevant l’idée selon laquelle les modalités d’AP pour améliorer la santé cérébrale doivent être différentes en cas de pathologies associées à une dysfonction endothéliale.The regular practice of physical activity (PA) is an important public health message. PA not only improves cardiovascular health through the increase in NO (nitric oxide) production by the vascular endothelium but also through the increase levels in brain BDNF (brain-derived neurotrophic factor) levels. As the synthesis and secretion of BDNF are proportional to neuronal activity, it is generally accepted that PA-induced brain BDNF levels elevation is linked to neuronal hyperactivity. We tested the hypothesis that the increase in blood flow in cerebrovasculature during PA contributes to increase brain BDNF levels. The experiments were carried out in sedentary and trained rats (treadmill). Our results show that: 1) brain BDNF levels elevation induced by PA (treadmill, 18m /min, 30 min /day, 7 consecutive days) is lower when the normal rise of cerebral blood flow during the PA is prevented by occluding one or both common carotid arteries, 2) the effect of PA on brain BDNF levels is dependent on PA intensity (horizontal versus downhill), 3) the presence of endothelial dysfunction (spontaneously hypertensive rat model) as well as NO synthase inhibition decrease the effects of PA on brain BDNF levels and 4) there is a positive association between brain BDNF levels and vascular endothelium NO production .Collectively, our results suggest that increase in brain BDNF levels, induced by PA, involves increase in cerebrovasculature blood flow and more precisely elevation in endothelium NO production. They provide new data for understanding the relationship between endothelial function and cognitive performance, raising the idea that PA modalities to improve brain health might be different in pathologies diseases with endothelial dysfunction

BDNF signaling and endothelial no production in rats subjected to physical training

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Brain BDNF levels elevation induced by physical training is reduced after unilateral common carotid artery occlusion in rats

International audienceWe investigated the contribution of blood flow elevation in the cerebrovasculature to physical training-induced brain-derived neurotrophic factor (BDNF) levels elevation in the brain. Brain-derived neurotrophic factor protein levels were measured in the motor cortex 24 h after the last session of a forced treadmill walking (30 minutes a day, 18 m/minute for 7 consecutive days). Unilateral common carotid artery occlusion and modulation of exercise intensity (0 versus -10% inclination of the treadmill) were used as strategies to reduce the (normal) elevation of flow in the cerebrovasculature occurring during exercise. Administration of N-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME, 60 mg/kg before each exercise sessions) and genetic hypertension (spontaneously hypertensive rats) were used as approaches to reduce stimulation of nitric oxide production in response to shear stress elevation. Vascular occlusion totally and partially abolished the effect of physical training on BDNF levels in the hemisphere ipsilateral and contralateral to occlusion, respectively. BDNF levels were higher after high than low exercise intensity. In addition, both genetic hypertension and L-NAME treatment blunted the effects of physical training on BDNF. From these results, we propose that elevation of brain BDNF levels elicited by physical training involves changes in cerebral hemodynamics

Bdnf and Chronic Cerebral Hypoperfusion in Rats. Effects of Exercise

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